贡嘎山树线上方杜鹃灌木径向生长对气候变化的响应特征

气候变暖深刻影响着高山树线上方的灌木生长,然而目前其对气候变化的响应特征仍不清楚。本文以贡嘎山树线上方的大叶金顶杜鹃(Rhododendron faberi subsp.Prattii)为研究对象,分别采用负指数函数法(CD)、断面积增量(BAI)以及区域曲线标准法(RCS)去除生长趋势,建立标准化年表,分析大叶金顶杜鹃生长特征,并用相关分析、偏相关分析和滑动相关分析来探讨大叶金顶杜鹃径向生长与气候因子的关系。结果如下:(1)Mann-Kendall趋势检验结果表明1980—2018年断面积增量BAI增加趋势最为显著;(2)相关分析结果表明BAI与前一年7月最高温度、前一年9月平均温度、当年7月和9月最高温度以及平均温度呈现显著正相关关系,与前一年以及当年6月、7月、9月相对湿度呈现显著负相关关系;在季节尺度上,BAI与前一年7—11月平均温度、当年7—9月平均温度和当年4—9月最高温度呈现显著正相关,与前一年7—9月以及当年2—9月平均相对湿度显著负相关;(3)响应函数和偏相关分析分析结果表明当年7月最高温度是影响杜鹃灌木径向生长的关键生态因子;(4)滑动相关分析揭示了在全球变暖背景下,分布在贡嘎山树线上方的大叶金顶杜鹃的径向生长将会增加。本研究结果有助于更加全面地理解与预测气候变化对树线上方灌木生长的影响。

川西云杉人工林与天然林群落空间分布格局及种间关联性

【目的】随着国家退耕还林工程的实施,川西云杉Picea likiangensis var.rubescens人工林面积和蓄积量不断增长,已成为川西地区森林资源的重要组成部分。本研究分析道孚县川西云杉人工林与天然林活立木空间分布格局特征及种间关联性差异,以揭示人工林群落动态变化及演替规律。【方法】采用典型样方法设置12块固定样地,测量每株活立木中心位置坐标、胸径、树高和冠幅等,运用点格局分析中的单变量Ripley’s L(t)函数和双变量Ripley’s L12(t)函数分别分析人工林与天然林群落的空间分布格局和群落中树种间的空间关联性。【结果】①随着恢复年限的增加,人工林群落内川西云杉种群密度呈下降趋势,而群落物种数逐渐增加;②人工林群落中活立木空间分布格局总体上表现为随机分布,而天然林内活立木空间分布以聚集分布为主;③人工林中川西云杉与其他阔叶树种无空间关联性,而天然林群落内主要树种间关联性在小尺度范围上呈不相关,在大尺度上表现为负相关。【结论】经过50 a人工恢复后,川西云杉人工林与天然林在群落空间分布格局和种间关联性方面仍然存在一定的差异,生态恢复进程较慢。建议采取适当间伐与种植天然林优势树种相结合的方式,优化改造人工林结构,从而加快人工林向天然林群落演替进程。

海螺沟冰川退缩区原生演替生态系统中铅累积的历史记录

为探究铅在中低纬高山地区生态系统中的累积分配过程及百年时间尺度上的污染记录,以海螺沟冰川退缩区形成的完整且连续的原生演替序列为载体,通过调查植被生物量、土壤容重和厚度,测定铅在植被和土壤中的含量,系统地研究1890—2017年来铅在该原生演替序列生态系统中的贮量变化及分配格局并反演该时期铅的污染历史。结果表明:(1)各冰川退缩时期土壤中铅的含量高于背景值并表现出明显的表层富集,且表层土壤的富集系数表明土壤O层中铅含量的变化主要受外源性因素的影响而非成土母质;(2)各优势乔木不同部位铅的含量均表现为地下部分>地上部分,且地上部分的运移能力较低,而地下部分的富集程度均高于地上部分,使得根系所吸收的铅可能大部分被存留在根系组织中,导致细根中铅的含量明显高于其他部位;(3)在林下植被中,地被层(苔藓)的铅含量明显高于灌木层和草本层,具有较强的铅富集能力;(4)乔木层生物量在植被中占比最高,使其成为活体植被中最大的铅贮存单元,但地被层(苔藓)的生物量对总生物量贡献不足5%,其对植被铅的积累贡献最大可达36%,这对高山高寒地区的生态系统可能造成潜在的铅污染;(5)海螺沟冰川退缩区原生演替生态系统铅的贮量经历了从无到有的积累过程,从64.64 kg·hm^(-2)增长到227.16 kg·hm^(-2),且土壤是生态系统铅的主要贮存单元;(6)生态系统铅的积累速率在1958—1970年和1980—2000年较快,并与贡嘎山东坡树轮中铅含量的变化相对应,说明海螺沟冰川退缩区原生演替序列生态系统铅的积累过程能反演近百年来铅的污染历史。

川西云杉人工林径向生长对气候变化的响应

大量研究已经发现全球气候变暖将促进川西高原高海拔区域天然林径向生长,然而,目前气候变化对区域人工林生长的影响程度尚不清楚.以道孚县川西云杉(Picea likiangensis var.rubescens)人工林为研究对象,以天然林为对照,采用树木年轮学方法构建树木年轮宽度指数年表,利用相关分析和滑动相关分析方法探讨近40年来人工林和天然林径向生长动态特征及其对气候变暖的响应规律.结果显示,1982-2018年期间,研究区呈现明显的气候变暖特征,年平均气温、最高气温和最低气温均呈现显著上升的趋势,增温速率分别为0.23、0.49和0.22℃/10年,而年降水量无显著变化趋势;川西云杉人工林径向生长对气候变化响应较为敏感,川西人工林径向生长与当年生长季(7-9月)和休眠期(前一年11月至当年4月)的温度呈显著正相关,与当年生长季(7-9月)的相对湿度呈显著负相关,而天然林仅与生长季(6-9月)的温度呈显著正相关,与生长季末期(9月)的相对湿度呈显著负相关;在1982-2018年期间,随着气温升高,人工林径向生长对温度响应的敏感性呈下降趋势,而天然林径向生长对7-9月温度响应的敏感性仍然较为稳定.因此,在未来气候变暖背景下,温度升高将继续增加天然林的生长,而对人工林生长的促进作用会随着对温度响应敏感性下降而逐渐减弱.

青藏高原东缘海螺沟冰川退缩区植被原生演替的氮磷动态

在青藏高原东缘海螺沟冰川退缩区植被原生演替序列的典型地段依次设置7个采样点(冰川退缩0、10、30、40、50、80和127年),测定各演替阶段表层土壤与植被各层氮(N)、磷(P)含量及生态系统生物量,分析不同演替阶段N、P养分的积累与循环特征。结果表明:乔木层叶、枝、根的N、P含量随演替下降,而干的N、P含量在演替末期较高,凋落物与土壤O层N、P含量的变化趋势与乔木层叶和枝一致。生态系统的N、P贮量均随演替逐渐增加,演替初期生态系统N的积累主要依靠植被层,演替末期尤其是植被层形成顶极群落以后,土壤成为生态系统中最主要的N库;植被层的P贮量在冰川退缩后的80年样地超过了表层土壤。生态系统N、P养分的积累速率在演替中期较快,且表现为表层土壤>乔木层>林下植被层;演替中期阔叶林阶段N、P养分的循环系数高于演替末期的针叶林阶段,而利用效率则低于针叶林阶段。可见,针叶树种养分循环低但利用率高的机制有利于同其他物种竞争,从而最终形成顶极群落。

自然与人工恢复对川西高山采伐迹地植物群落特征的影响

以天然林为对照,选取自然恢复(40年)与人工恢复(30、40和50年)下川西高山采伐迹地,研究不同恢复途径下川西高山采伐迹地的植物群落特征。结果表明:采伐迹地经过40年的自然恢复演替成为高山绣线菊次生灌丛,人工恢复后成为川西云杉林,与天然林群落相似性分别为极不相似(0.19)和中等不相似(0.28~0.49)。自然与人工恢复采伐迹地的灌木层物种多样性均低于天然林,而草本层高于天然林。随着恢复年限的增加,人工林胸高断面积、蓄积量、径级幅度、物种多样性指数及与天然林群落的相似性均呈现增加的趋势,而林分密度逐渐减小。人工林面临林分密度较高、结构不合理、同龄纯林和林下更新差等问题。